Australialaisessa Uuden Etelä-Walesin yliopistossa Sydneyssä tutkijat ovat yhdistäneet kaksi keskeistä kvanttitekniikkaa integroidussa piirissä ensimmäistä kertaa. He demosivat piille integroitua kubittien alustaa, joka yhdistää sekä yhden spinin osoitettavuuden – siis kyvyn kirjoittaa informaatiota yhdelle spin kubitille - että kubitin luennan prosessin, joka on elintärkeä kvanttivirheen korjaamiseksi.
Kvanttitietokoneet vaativat miljoonia kubitteja integroidulla tavalla toimien ja suunniteltuna korjaamaan virheitä, joita väistämättä esiintyy näissä herkissä kvanttijärjestelmissä. UNSW:n tutkijoiden työ tuo yleiskäyttöisen kvanttitietokoneen unelman lähemmäksi todellisuutta.
Tutkijatiimiä johtaa UNSW Sydneyn ja CQC2T-yksikön ohjelmajohtaja professori Andrew Dzurak. Viime vuonna Dzurak ja kollegat julkaisivat siruarkkitehtuurin suunnitelman, jonka toivotaan mahdollistavan kvanttilaskennan suorittamisen käyttäen pii CMOS-komponentteja.
Dzurakin tiimi on jo aiemmin osoittanut (2014), että piille integroitu kubittien alusta voi toimia yhden spin osoitettavuudella - kyky pyöräyttää yhtä spiniä naapuria häiritsemättä. Nyt he ovat osoittaneet, että he voivat yhdistää tämän erikoistyyppiseen kvanttiluennan prosessiin, joka tunnetaan nimellä Pauli spin -saarto. Se on tärkeä vaatimus kvanttivirheenkorjauskoodeille. Tämä uusi yhdistelmä kubitin luennan ja hallinnan tekniikoita ovat keskeinen piirre heidän kvanttisirun suunnitelmassa.
- Tämä on tärkeä virstanpylväs meille kohti kvanttivirheenkorjauksen suorittamista spin-kubiteilla, mikä on oleellista kaikille universaaliselle kvanttikoneelle, sanoo Dzurak.
Julkaisun johtava kirjoittaja Michael Fogarty toteaa, että kvanttitason virheenkorjaus on avainvaatimus suuren mittakaavan hyödyllisen kvanttilaskennan luomisessa. - Kaikki kubitit ovat hauraita ja virheitä on korjattava, kun niitä ilmestyy.
Fogarty toteaa myös, että tämä luo huomattavia vaatimuksia niiden fyysisten kubittien määrässä, jotka tarvitaan järjestelmän toimimiseksi.
- Käyttämällä pii CMOS -tekniikkaa meillä on ihanteellinen alusta, jonka voimme skaalata miljoonille kubiteille, joita tarvitsemme ja meidän viimeaikaiset tulokset tarjoavat meille välineet saavuttaa spinkubitin virheenkorjaus lähitulevaisuudessa, Dzurak jatkaa.
Aiemmin kesällä UNSW:n tutkijat rakensivat erilaisista lähekkäin kootuista atomirakenteista kubitteja, joiden elektronien spiniä he onnistuivat virittämään mikroaalloilla resonanssiin yksittäin, niin, että ne eivät vaikuta toisiinsa.
Näin voidaan luoda sisäänrakennettuja osoitteita, mikä tarjoaa merkittäviä etuja piikvanttikoneen rakentamiselle. Kubittien viritys ja yksittäinen ohjailu ovat välttämättömiä kvanttitietokoneen toiminnalle ja monimutkaisten laskelmien suorittamiseksi.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 2.11.2018
